[发明专利]一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置

权利要求书

1.一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置，包括基座、机器臂、夹爪、叶轮上料工位夹具、水泵壳体上料工位夹具、叶轮预装工位夹具、叶轮压装工位夹具、下料工位夹具，其特征在于：在基座上设置机器臂并固定在基座上，在机器臂上部前端设置夹爪，在基座上右部设置叶轮上料工位夹具、水泵壳体上料工位夹具、叶轮预装工位夹具，在基座上设置叶轮压装工位夹具，在基座上左部设置下料工位夹具；夹爪由连接板、压力传感器、驱动器、上夹爪、下夹爪组成，在驱动器的右部设置压力传感器和连接板，在驱动器分别的左部设置上夹爪和下夹爪；叶轮上料工位夹具由第一底板、叶轮预装板、第一叶轮、第一叶轮定位销、第一叶轮预装板定位销、第一立柱组成，在第一底板上分别设置四个第一立柱，在第一立柱上设置第一叶轮预装板定位销，四个第一立柱顶部分别与叶轮预装板连接，两个第一叶轮预装板定位销分别与叶轮预装板连接，叶轮预装板上设置四个第一叶轮定位销，在四个第一叶轮定位销上安装第一叶轮；水泵壳体上料工位夹具由第二底板、第二立柱、轴连轴承、第一水泵壳体定位销、水泵壳体、第一水封组成，在第二底板上分别设置四个第二立柱，在第二立柱上设置两个第一水泵壳体定位销，在四个第二立柱顶部分别与水泵壳体连接，两个第一水泵壳体定位销分别与水泵壳体连接，轴连轴承安装在水泵壳体内，第一水封安装在轴连轴承上；叶轮预装工位夹具由第三底板、第三水泵壳体定位销、安装板、第二叶轮定位销、第一安装板定位销、第四水泵壳体定位销、推杆、第二安装板定位销、第三立柱、弹簧、调整螺钉、压板、保持架、叶轮压装辅助夹具、第二叶轮组成，在第三底板上分别设置四个第三立柱，在第三立柱上设置第一安装板定位销、第二安装板定位销，在四个第三立柱顶部分别与叶轮预装辅助夹具和安装板连接，第一安装板定位销、第二安装板定位销与安装板连接，在安装板上部设置第三水泵壳体定位销和第四水泵壳体定位销，在安装板下部设置保持架，在保持架上部设置第二叶轮定位销，保持架的下部与弹簧连接，保持架与推杆连接，在推杆下部设置压板，在压板上部设置弹簧、调整螺钉，弹簧两端分别与保持架和压板连接，第二叶轮安装在第二叶轮定位销上；叶轮压装工位夹具由第四底板、第四立柱、第五水泵壳体定位销、水泵壳体、第六水泵壳体定位销、轴连轴承、第二水封、叶轮压装辅助夹具、第三叶轮组成，在第四底板上分别设置四个第四立柱，在第四立柱上设置第五水泵壳体定位销和第六水泵壳体定位销，在四个第四立柱顶部分别与水泵壳体连接，第五水泵壳体定位销、第六水泵壳体定位销分别与水泵壳体连接，轴连轴承安装在水泵壳体内，第二水封安装在轴连轴承上，将第三叶轮安装到轴连轴承上，在第三叶轮外部设置叶轮压装辅助夹具；下料工位夹具由第五底板、第七水泵壳体定位销、第五立柱、水泵壳体、第八水泵壳体定位销、第四叶轮、轴连轴承组成，在第五底板上分别设置四个第五立柱，在第五立柱上设置第七水泵壳体定位销和第八水泵壳体定位销，在四个第五立柱顶部分别与水泵壳体连接，第七水泵壳体定位销、第八水泵壳体定位销分别安装在水泵壳体内，轴连轴承安装在水泵壳体内，第四叶轮安装在轴连轴承上；所述的叶轮上料工位夹具中心线与水泵壳体上料工位夹具中心线之间夹角为45°；所述的水泵壳体上料工位夹具与叶轮预装工位夹具中心线之间夹角为45°；所述的叶轮预装工位夹具中心线与叶轮压装工位夹具中心线之间夹角为45°；所述的叶轮压装工位夹具中心线与下料工位夹具中心线之间夹角为45°；所述的一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置的使用及操作方法是，一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置具有全自动完成水泵叶轮的抓取、预装、压装、下料功能，通过一台六自由度工业机器臂，通过七个步骤完成水泵叶轮的装配，每个步骤完成一项工作内容，第一步在叶轮上料工位夹具完成，叶轮预装板放置在四个第一立柱顶部，使叶轮安装板下平面与四个第一立柱顶部接触，使两个第一叶轮预装板定位销分别插入叶轮安装板相应的销孔内，叶轮安装板精确定位，同时使安装在第一叶轮定位销上的第一叶轮精确定位，为后续步骤机器臂抓取叶轮做好准备；第二步在水泵壳体上料工位夹具完成，水泵壳体水平放置在四个第二立柱顶部，使水泵壳体下平面与四个第二立柱顶部接触，使两个第一壳体定位销分别插入水泵壳体相应的销孔内，实现水泵壳体的精确定位，为后续步骤机器臂抓取水泵壳体做好准备；第三步在叶轮预装工位夹具完成，机器臂及夹爪将第一叶轮由叶轮上料工位夹具抓取后，搬运至叶轮预装工位夹具，然后将第二叶轮由上至下安装在第二叶轮定位销上；第四步在叶轮压装工位夹具完成，机器臂及夹爪将水泵壳体由水泵壳体上料工位夹具抓取后，搬运至叶轮压装工位夹具，使水泵壳体下平面与四个第四立柱顶面接触，使第五水泵壳体定位销、第六水泵壳体定位销分别插入水泵壳体定位销孔内，实现水泵壳体的精确定位，为后续叶轮压装做好准备；第五步在叶轮压装工位夹具完成，机器臂及夹爪将预装叶轮后的叶轮压装辅助夹具搬运至叶轮压装工位夹具，然后将叶轮压装辅助夹具翻转180度，到达叶轮压装辅助夹具所示位置，使安装板由顶面向上姿态变成顶面向下姿态，使安装板由顶面向上姿态翻转180度变成顶面向下姿态，使第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销垂直向下，将第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销对准水泵壳体相应的定位孔并插入定位孔内，使安装板顶面与壳体顶面接触，由第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销、安装板顶面共同实现安装板相对水泵壳体的精确定位，同时实现了第二叶轮定位销与轴连轴承的精确定位，机器臂及夹爪松开叶轮压装辅助夹具，机器臂及夹爪下压压板，压板带动推杆下压第三叶轮，将第三叶轮由第二叶轮定位销压装到轴连轴承上，当达到行程终点时调整螺钉与保持架接触，通过调节调整螺钉可调节第三叶轮压装深度，通过压力传感器可控制第三叶轮的压装压力，将第三叶轮精确压装到轴连轴承上；第六步在叶轮预装工位夹具完成，机器臂及夹爪将叶轮压装辅助夹具由叶轮压装工位夹具抓取后，搬运至叶轮预装工位夹具，将叶轮压装辅助夹具翻转180度，使安装板由顶面向下姿态翻转180度变成顶面向上姿态，使安装板相应的定位孔对准第一安装板定位销、第二安装板定位销，将安装板放置在第三立柱上，使安装板下平面与第三立柱顶面接触；第七步在下料工位夹具完成，机器臂及夹爪将压装了叶轮的水泵壳体由叶轮压装工位夹具抓取后，搬运至下料工位夹具，将水泵壳体水平放置在第五立柱顶部，使水泵壳体下平面与第五立柱顶部接触，使第七壳体定位销、第八壳体定位销分别插入水泵壳体相应的销孔内，实现水泵壳体的精确定位，实现压装叶轮后水泵壳体的下料功能。

2.根据权利要求1所述的一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置，其特征在于：所述的一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置的工作原理是，（1）实现零件上料精确定位功能：在叶轮上料工位夹具，叶轮预装板放置在四个第一立柱顶部，两个第一叶轮预装板定位销分别插入叶轮预装板相应的定位销孔内，实现叶轮预装板的精确定位，叶轮预装板上设置四个第一叶轮定位销，每个第一叶轮定位销上安装一个第一叶轮，实现第一叶轮上料精确定位功能；在水泵壳体上料工位夹具，水泵壳体放置在四个第二立柱顶部，两个第一水泵壳体定位销分别插入水泵壳体相应的定位销孔内，实现水泵壳体上料精确定位功能；（2）实现叶轮预装功能：在叶轮预装工位夹具，机器臂及夹爪将第一叶轮由叶轮上料工位夹具抓取后，搬运至叶轮预装工位夹具到达第二叶轮所在的位置，然后将第二叶轮由上至下安装在第二叶轮定位销上，由于第二叶轮定位销上部为倒角结构，第二叶轮可以很容易地以正确的姿态安装在第二叶轮定位销上，为后工位叶轮压装做好准备，实现叶轮预装功能；（3）实现叶轮精确压装功能：在叶轮压装工位夹具，机器臂及夹爪由叶轮预装工位夹具抓取叶轮压装辅助夹具，将预装叶轮后的叶轮压装辅助夹具搬运至叶轮压装工位夹具，然后将叶轮压装辅助夹具翻转180度，到达叶轮压装辅助夹具所示位置，使安装板由顶面向上姿态变成顶面向下姿态，使第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销垂直向下，然后将第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销对准水泵壳体相应的定位孔并插入定位孔内，使安装板顶面与水泵壳体顶面接触，由第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销、安装板顶面共同实现安装板相对壳体的精确定位，同时实现了第二叶轮定位销与轴连轴承的精确定位，机器臂及夹爪松开叶轮压装辅助夹具，机器臂及夹爪下压压板，压板带动推杆下压第三叶轮，将第三叶轮由第二叶轮定位销压装到轴连轴承上，当达到行程终点时调整螺钉与保持架接触，通过调节调整螺钉可调节第三叶轮压装深度，通过压力传感器可控制第三叶轮的压装压力，实现叶轮精确压装功能。